Jeśli kiedykolwiek widziałeś inny samochód przejeżdżający obok Twojego samochodu na czerwonym świetle, to na własnej skórze doświadczyłeś różnicy w przyspieszeniu. Przyspieszenie to szybkość, z jaką zmienia się prędkość obiektu podczas jego ruchu. Przyspieszenie wyrażone w metrach na sekundę na sekundę można obliczyć na podstawie czasu, w którym obiekt zmienia swoją prędkość, lub na podstawie siły wywieranej na obiekt.
Krok
Metoda 1 z 3: Obliczanie przyspieszenia na podstawie siły
Krok 1. Zrozum drugie prawo dynamiki Newtona
Druga zasada dynamiki Newtona mówi, że gdy siła wywierana na obiekt jest niezrównoważona, obiekt przyspieszy. Przyspieszenie to jest określane przez wypadkową siłę działającą na obiekt, a także masę samego obiektu. Przyspieszenie można obliczyć, jeśli znana jest siła wywierana na obiekt i masa obiektu.
- Prawa Newtona można przełożyć na równania FInternet = m x a, z FInternet Wyraża siłę wypadkową działającą na obiekt, m masę obiektu oraz przyspieszenie na obiekcie.
- Używając tego równania, użyj jednostek metrycznych. Użyj kilograma (kg) jako jednostki masy, Newton (N) jako jednostkę siły, a metry na sekundę do kwadratu (m/s2), aby wyrazić przyspieszenie.
Krok 2. Określ masę obiektu
Aby poznać masę przedmiotu, możesz go zważyć na wadze i zapisać jego wagę w gramach. Jeśli obiekt, który posiadasz, jest bardzo duży, możesz potrzebować odniesienia, aby poznać jego masę. Duże przedmioty mają zwykle wagę w kilogramach (kg).
Musisz przekonwertować jednostki masy na kilogramy, aby kontynuować obliczenia z tym równaniem. Jeśli masa obiektu jest wyrażona w gramach, wystarczy podzielić tę wartość przez 1000, aby przeliczyć ją na kilogramy
Krok 3. Oblicz siłę wypadkową na obiekcie
Siła wypadkowa jest siłą niezrównoważoną. Jeśli istnieją dwie siły, które są sobie przeciwne, a jedna z nich jest większa od drugiej, wypadkowa tych dwóch sił będzie taka sama jak kierunek większej siły. Przyspieszenie występuje, gdy obiekt doświadcza niezrównoważonej siły, tak że jego prędkość zmienia się, zbliżając się do siły, która go ciągnie lub popycha.
- Na przykład: powiedzmy, że ty i twoja siostra bawicie się w przeciąganie liny. Ty ciągniesz linę w lewo z siłą 5 niutonów, podczas gdy twój brat ciągnie linę w przeciwnym kierunku z siłą 7 niutonów. Siła wypadkowa na strunie wynosi 2 niutony w lewo, w kierunku twojego brata.
- Aby lepiej zrozumieć jednostki, zrozum, że 1 Newton (1 N) to 1 kilogram-metr/sekunda do kwadratu (kg-m/s2).
Krok 4. Zmień równanie F = ma, aby rozwiązać problem przyspieszenia
Możesz zmienić kolejność wzoru, aby obliczyć przyspieszenie, dzieląc obie strony równania przez masę, aby otrzymać równanie: a = F/m. Aby znaleźć przyspieszenie, wystarczy podzielić siłę przez masę obiektu, który ją doświadcza.
- Siła jest wprost proporcjonalna do przyspieszenia, co oznacza, że im większa siła doświadczana przez obiekt, tym przyspieszenie będzie jeszcze większe.
- Masa jest odwrotnie proporcjonalna do przyspieszenia, co oznacza, że im większą masę ma obiekt, tym będzie miał mniejsze przyspieszenie.
Krok 5. Użyj wzoru, aby rozwiązać problem przyspieszenia
Przyspieszenie jest równe wypadkowej sile działającej na obiekt podzielonej przez jego masę. Po zapisaniu znanych zmiennych dokonaj dzielenia, aby znaleźć przyspieszenie obiektu.
- Na przykład: na obiekt o masie 2 kg wywierana jest siła 10 niutonów w tym samym kierunku. Jakie jest przyspieszenie?
- a = F/m = 10/2 = 5 m/s2
Metoda 2 z 3: Obliczanie średniego przyspieszenia dwóch prędkości
Krok 1. Wyznacz równanie średniego przyspieszenia
Możesz obliczyć średnie przyspieszenie obiektu w pewnym okresie czasu na podstawie jego prędkości (prędkości obiektu w określonym kierunku), przed i po tym okresie czasu. Aby to obliczyć, musisz znać równanie do obliczania przyspieszenia: a = v / t gdzie a reprezentuje przyspieszenie, v zmianę prędkości, a t czas potrzebny do zmiany prędkości obiektu.
- Jednostką przyspieszenia są metry na sekundę na sekundę lub m/s2.
- Przyspieszenie jest wielkością wektorową, co oznacza, że ma zarówno wielkość, jak i kierunek. Wielkość przyspieszenia jest całkowitą wielkością, a jego kierunek jest określony przez kierunek, w którym porusza się obiekt. Jeśli obiekt zwolni, przyspieszenie będzie ujemne.
Krok 2. Zrozum zmienne
Możesz określić v i t przez dalsze obliczenia: v = vF - vi i t = tF - Ti z vF reprezentuje prędkość końcową, vi prędkość początkowa, tF czas zakończenia, i ti początkowy czas.
- Ponieważ przyspieszenie ma kierunek, zawsze należy redukować prędkość końcową do prędkości początkowej. Jeśli go odwrócisz, uzyskany kierunek przyspieszenia będzie błędny.
- O ile nie zaznaczono inaczej w zadaniu, początkowy czas poruszania się obiektu wynosi zwykle 0 sekund.
Krok 3. Użyj wzoru, aby znaleźć przyspieszenie
Najpierw zapisz swoje równanie wraz ze wszystkimi znanymi zmiennymi. Równanie to a = v / t = (vF - vi)/(TF - Ti). Odejmij prędkość końcową od prędkości początkowej, a następnie podziel wynik przez przedział czasu. Wynikiem jest średnie przyspieszenie obiektu w tym okresie czasu.
- Jeśli prędkość końcowa obiektu jest mniejsza niż prędkość początkowa, przyspieszenie będzie ujemne, co oznacza, że obiekt zwalnia.
-
Przykład 1: prędkość samochodu wyścigowego stale wzrasta z 18,5 m/s do 46,1 m/s w 2,47 sekundy. Jakie jest średnie przyspieszenie?
- Napisz równanie: a = v / t = (vF - vi)/(TF - Ti)
- Zapisz znane zmienne: vF = 46, 1 m/s, vi = 18,5 m/s, tF = 2, 47 s, ti = 0 sek.
- Rozwiąż równanie: a = (46, 1 – 18, 5)/2, 47 = 11, 17 metrów/sekundę2.
-
Przykład 2: rowerzysta zatrzymuje się z prędkością 22,4 m/s po 2,55 sekundy naciskania hamulca. Określ opóźnienie.
- Napisz równanie: a = v / t = (vF - vi)/(TF - Ti)
- Zapisz znane zmienne: vF = 0 m/s, vi = 22,4 m/s, tF = 2,55 s, ti = 0 sek.
- Rozwiąż równanie: a = (0 – 22, 4)/2, 55 = -8, 78 metrów/sekundę2.
Metoda 3 z 3: Ponowne sprawdzanie odpowiedzi
Krok 1. Kierunek przyspieszenia
Pojęcie przyspieszenia w fizyce nie zawsze jest takie samo jak w życiu codziennym. Każde przyspieszenie ma kierunek, zwykle oznaczony symbolem dodatnim, jeśli porusza się w górę lub w prawo, lub ujemnym, jeśli porusza się w dół lub w lewo. Sprawdź dokładnie, czy Twoja odpowiedź ma sens, opierając się na poniższych instrukcjach:
| Ruch samochodu | Zmiana prędkości samochodu | Kierunek przyspieszenia |
|---|---|---|
| Przesuń w prawo (+) wciśnij pedał gazu | + → ++ (szybciej) | pozytywny |
| Przesuń w prawo (+) naciśnij hamulec | ++ → + (mniej pozytywne) | negatywny |
| Przesuń w lewo (-) naciśnij pedał gazu | - → -- (bardziej negatywne) | negatywny |
| Przesuń w lewo (-) naciśnij hamulec | -- → - (mniej negatywnych) | pozytywny |
| Poruszanie się ze stałą prędkością | pozostaje takie samo | przyspieszenie wynosi zero |
Krok 2. Kierunek stylu
Pamiętaj, siła powoduje przyspieszenie tylko „w kierunku siły”. Niektóre pytania mogą oszukać Cię wynikami, które nie są związane z przyspieszeniem.
- Przykładowy problem: statek-zabawka o masie 10 kg porusza się z przyspieszeniem na północ 2 m/s2. Wiatr wieje na zachód z siłą 100 Newtonów. Jakie jest przyspieszenie statku płynącego na północ po nadmuchaniu go przez wiatr?
- Odpowiedź: ponieważ kierunek siły jest prostopadły do ruchu obiektu, nie ma ona wpływu na obiekty poruszające się w tym kierunku. Statek będzie nadal poruszał się w kierunku północnym z przyspieszeniem 2 m/s2.
Krok 3. Styl wynikowy
Jeśli siła doświadczana przez obiekt jest większa niż jeden, przed obliczeniem przyspieszenia oblicz siłę wypadkową z nich wszystkich. Poniżej znajduje się przykład dwuwymiarowego problemu dotyczącego stylu:
- Przykładowy problem: April ciągnie w lewo kontener 400 kg z siłą 150 Newtonów. Bob stoi po lewej stronie kontenera i pcha z siłą 200 Newtonów. Wiatr wieje w lewo z siłą 10 Newtonów. Jakie jest przyspieszenie kontenera?
- Odpowiedź: powyższe pytania dostarczają złożonych wskazówek, które mogą cię oszukać. Narysuj diagram, a zobaczysz siłę 150 niutonów po prawej stronie, 200 niutonów po lewej i 10 niutonów po lewej. Jeśli „lewo” jest dodatnie, wypadkowa siła działająca na przedmiot wynosi 150 + 200 - 10 = 340 Newtonów. Przyspieszenie obiektu = F / m = 340 Newton / 400 kg = 0,85 m/s2.
